公路高边坡支护预应力锚索施工技术

公路高边坡支护预应力锚索施工技术

周同  

湖南省通衢兴路建设有限公司  414000

摘要：预应力锚索能够稳固边坡，其技术先进、成本适宜、安全程度高，在高速公路领域得到了非常广泛的应用。为增加高边坡强度，针对边坡变形情况实施预应力锚索方法。基于此，本文首先介绍预应力锚索方式的优点，然后从钻孔、编束、设置锚索、灌浆硬化等方面着手，详细探讨了高边坡支护方面引入预应力锚索方法的具体运用内容。

关键词：高速公路；高边坡；支护；预应力锚索；锚固

0前言

    高边坡预应力锚索方式是现代化高速公路修建中比较普遍的技术方法，科学应用该技术有助于提升公路边坡可靠性及安全性。具体操作时，作业者会在锚孔下方预留一定深度，然后把水泥浆液注入内部，构成一个高强度锚固体，使之在施工过程起到承重优势，有助于增强整个公路结构稳固性。本国在高边坡中使用预应力锚索方式的时间很晚，缺少健全的技术体系，而且公路作业环境繁琐，操作时影响因素存在不确定性，要求施工企业整理实践经验，了解技术重点，尽量防止一系列因素限制，整体提升公路修建水平。

1、预应力锚索方式的优点

    （1）相较于其他支护形式，预应力锚索具有结构很轻、可靠性墙以及应用范围大等优点，还能够减少占地范围，基本不会限制基坑挖掘、建筑建设等工作。具体操作时能够省去基坑支护，不仅可以减少工期，还能降低劳动强度。

（2）实施预应力锚索方式时无需建立内支撑，能直接依靠边坡岩体强度和维护结构建造更加稳固的受力结构，不仅可以优化边坡受力架构，还可以减少耗材量，降本增效。

（3）预应力锚索处理过程，借助高压旋喷桩来固定边坡，当孔径超过50厘米时，能够大度提升锚固力，有利于防止渗漏、流砂等情况。

（4）深基坑支护环节引入预应力锚索方式，可以防止土地变形，促使后期施工活动有序展开。

（5）对于掩护式项目，实施预应力锚索方法可以防止水帷幕封堵情况，从根源预防地面不平整、结构位移和变形等现象。

2、预应力锚索方式应用要点

2.1钻孔

    1）确定钻孔办法。每种钻孔办法适应的土层都不同，一般包含反复钻灌方式、随钻随灌方式以及清水回钻方式等。

2）管理钻孔参数。为了精准管理各种钻孔参数，令孔洞坐标点偏差处于10厘米以内，令孔深偏差处于40厘米以内，令锚固孔径偏差处于5厘米以内，把一般项目孔斜率偏差保持再3%以内，令特殊项目孔斜率偏差处于0.9%以内，孔深要大于锚索规定长度的0.5-1米。

3）钻入。有些工程会有塌孔、卡钻情况，对此能够采用随钻随灌、逐步成孔手段，虽然这样会下降钻孔效率，但是可以稳固钻孔和四周岩土，还可以加强钻孔后续管理；当孔深达到指定标准后，不得立刻停钻，必须继续钻入一段深度，防止钻孔深度不符合设计标准。详细记录各种钻入过程及钻孔信息。

4）钻孔完成后，清除孔下掉块与塌孔，利用高压风吹尽孔下积水。

2.2编束

编束主要指根据设计图纸拼接装配锚束体，常见的锚束材料涉及承载结构、预应力筋、隔绝护套、灌浆管道以及止浆设备等[1]。编束以前仔细检测所有锚束材料外形和性能，保证钢绞线无弯曲、交叉现象，保证管套和机械无损坏情况；经标记防止混淆每种装配锚束体。

采取紧密捆绑方式来编束，操作步骤是：检测并记下内锚固段尺寸，使内锚固段穿透中阻隔支架，正常分开钢绞线；整理预应力筋，经火烧丝捆绑加固预应力筋和隔离架；采取电焊手段在锚索最前方承载结构上设置锥形导向锚，禁止设置在预应力筋表面；检测预应力筋尺寸是否满足图纸内容，确认达标后才可以顺利使用；做好抗腐蚀工作。锚固段抗腐蚀一般选择在钢绞线表面抹上抗腐漆、套管中灌注抗腐油脂和锚束体表面增加高密度PVC管并包裹工程胶布。

2.3设置锚索

   钻孔清孔完成后及时设置锚索，若不能及时处理，应在施工前重新检测钻孔清孔状况，再次清除孔中掉块与塌孔，利用高压风吹尽孔中积水。设置锚索时，使孔索体和锚孔倾角相同，保证孔索体被正常推进，防止破坏保护层[2]。必须时刻检测灌浆管是不是顺畅，及时找出与解决灌浆管堵塞情况。面临卡索情况时，把锚索拔出一部分后再次朝前推进；若始终无法处理这个问题，利用高压风重新组织钻孔清孔工作；依旧卡索时，整体拔掉锚索，检测锚索齐全行，并重新检测钻孔清孔效果。

2.4灌浆硬化

首先，灌浆硬化主要指衔接装配锚束体一头和锚孔，通常选择水泥浆液用作锚孔灌浆物料，水泥浆液可以在钻孔中硬化，以此衔接装配锚束体和锚孔。开始锚孔灌浆之前，灌浆管和锚索捆绑起来共同放进孔中，灌浆管内端离孔下尽量有5-10厘米范围，二次灌浆管的出浆口与端部要封堵，确保一次灌浆时浆体不流进二次灌浆管中；锚索插进孔中深度不能短于锚索总长的95%，也不能超深，防止裸露长度不够。其次，当采取二次高压灌浆方式时，以水泥净浆用作锚孔灌浆物料，水泥选择普通硅酸盐水泥，搅拌水里不能存在阻碍水泥正常固结的成分，不能选用污水。根据试验设置灌浆水灰比，一次灌浆水灰比在0.4-0.45范围内；二次高压灌浆水灰比在0.45-0.5以内，水泥净浆强度是28MPa。锚孔灌浆之前，均匀拌和与过筛水泥净浆2分钟，然后边拌边用，浆液初凝之前用尽

[3]。一次灌浆等孔口流浆就能暂停灌浆；二次高压灌浆压力保持在2.5-50MPa以内，二次灌浆选在一次灌浆锚固体强度满足5MPa后处理。最后，实施孔下返浆法实现锚孔灌浆目标，基本流程是：把灌浆和锚索体同步送到孔下，这一过程慢慢向外拔出灌浆管，而且保证拔灌浆管一致有一段处于水泥净浆里；水泥净浆含量满足设计标准时就代表锚孔灌浆结束；锚孔灌浆结束以后，锚孔孔洞浆液面会产生回落情况，尽量在30分钟内补浆好。

2.5锚杆张拉与锁定

张拉锚杆属于预应力边坡支撑的关键步骤，决定了支护体可靠性，具体涉及仪器校核、张拉、设置配件等部分，主要包含千斤顶、油泵和油压表、高压油管及机械。操作时，锚索张拉与锁定要符合以下条件：

1）锚墩和格构梁强度满足80%规划强度后，就能开展张拉工作，锚索张拉前先要标定仪表，仔细查看仪器仪表检验合格证和压力仪器测量的有效时间，克服不达标的锚具。

2）锚固段灌浆液强度和台座砼强度均超过规定强度的80%后才能开始张拉，在此之前先组织1-2遍的预张拉，张拉力是轴向拉力的0.1-0.2倍。期间，结合具体情况，根据胡克定律和差异延展量、差异负荷增量的求解公式，精准计量锚索各单元的差异延展量和差异负荷增量，提出完整的张拉计划。

3）尽量选择单根对称预应力张拉，逐步张拉到规定值，由于锚具弹性复原会干扰预应力损失，必须组织超张拉。超张拉值属于规定预应力参数的1.05-1.1倍，如果油表呈现预应力满足规定值恒定后不再减小，能够锁定锚索；锁定后若出现预应力大幅度损失，要及时补张拉。

4）锚索张拉过程分析各锚索间的干扰；整排锚索开始张拉时要实施跳拉法，确保钢绞线和框架梁受力平衡。

5）锚索张拉和锁定要有清楚详细的记录。

6）锚索处理好后组织防拉拔测试，测试要满足设计标准规定。

2.6锚索保护

    锚索保护并非某个预应力锚索处理工序，其融入预应力锚索处理与高边坡支护阶段，旨在维护外锚头、已结束封孔灌浆的锚固段与自由段。其中，外锚头维护区域有外露钢垫板、组合锚束体、锚具，旨在保证每种配件都可以处于安全、持续、稳定运转状态下，维护方式是先除锈然后涂三遍抗腐漆再使用钢筋网罩，现浇砼C30封闭，防护层厚度至少5厘米。已结束封孔灌浆的锚固段与自由锻维护方式是水泥浆液注入，为保障保护强度，对自由锻与锚固段做好抗腐措施。针对锚杆自由锻的抗腐工作是：钢绞线通过除锈后抹上抗腐漆两遍，PVC管中灌注抗腐油脂然后用工程胶布包裹加固[4]。尽量在水泥浆液内加入7%的膨胀剂和降水剂0.1%，锚固段防护层厚度大于1厘米，自由段防护层厚度大于1.5厘米。

2.7锚索测试

2.7.1基础测试

    首先，锚索处理前要组织极限防拔承载性能测试，相同条件下极限防拔承载性能测试锚索量至少三根，旨在确定每层连接强度极限规范值、检验锚索规划参数以及工艺方法。

其次，基础测试环节，最高负荷在锚杆杆身本身承载力规范值0.85倍以内。

最后，反复增、卸荷法要按照技术标准处理，满足《建筑边坡项目技术标准》（GB50330-2013）的规定。①每结束一级增荷荷每一级卸荷之后，均要检测位移变化量。②根据表1内容确定增、卸荷级别，量读间隔时长等参数。③每结束一次增、卸荷工作后，均要测量时间内测出锚头位移，最少检测2次。

表1 锚杆基础测试反复增卸荷级别荷位移测量间隔时长

第四，测试时存在以下情况能判定为出现破坏，能停止增荷或立刻卸荷。①锚头产生位移不收敛情况，锚固体离开岩土层以及锚杆与锚固体相隔离。②总位移量超出规定允许最高值。

2.7.2验收检测

    首先，检测锚杆总数根据不同类型锚杆总数的5%，且每种至少5根，随机取样；若对某一锚杆质量产生疑问，能够抽样检测。

其次，针对永久性锚杆，它的测试荷载值是锚杆体拉力值的1.5倍，要满足涉及标准

最后，前三级增载能够根据20%加上检测荷载值，再根据10%施加，直到增载到检测荷载，测量10分钟，测定出现的位移量，总位移量少于0.1厘米，满足标准；能够卸荷，卸荷至0.1倍检测荷载时，测定锚头位移，并仔细记录[5]。如果位移量超过0.1厘米，增荷测量时间要增多到1h，重新读取位移量要少于0.2厘米，否则判断该锚杆验收不达标，取锚杆纵梁30%再次抽查，如果还有不达标情况要全部检测。

第四，锚杆验收达标标准是，增荷到指定荷载后不再变形，总位移量满足设计规定。

3、结束语

    总之，预应力锚索方式用于高边坡支护方面面临的重难点问题是管控锚杆预应力损害、对锚杆抗腐处置等，为更好了解以上操作重难点，必须根据高边坡支护规划、框架梁处理、锚索处理等做好高边坡支护工作。预应力锚索是一种发展前景良好的方式，可以有效解决高边坡失稳问题。

参考文献：

[1]劳春江.高速公路高边坡治理工程中预应力锚索设计及施工技术[J].黑龙江交通科技,2023,46(12):17-19.   

[2]戴湘波.高速公路高边坡防护中预应力锚索施工技术[J].交通世界,2023,(28):118-120.   

[3]亓波,许爱兰.公路工程中高边坡预应力锚索施工技术研究[J].运输经理世界,2023,(27):31-33.   

[4]阿卜杜热西提·艾合麦提尼亚孜.高速公路施工高边坡预应力锚索施工技术[J].工程机械与维修,2023,(04):173-175.   

[5]梁伟锡.预应力锚索技术在高速公路高边坡施工中的应用研究[J].工程技术研究,2023,8(02):207-209.